綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊干擾問(wèn)題及解決方法

在電力電子裝置中常需要在惡劣的電氣環(huán)境中進(jìn)展遠(yuǎn)距離通訊，承受RS-485總線是一優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)監(jiān)控等領(lǐng)域。但RS-485總線假設(shè)在抗干擾、自適應(yīng)、通信效率等方面處理不當(dāng)常會(huì)導(dǎo)致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高RS-485總線的牢靠性至關(guān)重要。通常導(dǎo)致RS-485網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的因素主要有：線路反射干擾、網(wǎng)絡(luò)配置不合理、雷擊RS-485系問(wèn)題：一、技術(shù)參數(shù)：1、.網(wǎng)絡(luò)配置：1.1拓?fù)錁?gòu)造RS-485支持半雙工或全雙工模式。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话愠惺芙K端匹配的總線型構(gòu)造，不支持環(huán)型1所示為實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的一些錯(cuò)誤連接方式(1、2、3)和更正的連接方式(4、5、6)3種不恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)連接盡管在某些狀況下(短距離、低速率)仍舊可以正常工作，但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。1常見(jiàn)正確和錯(cuò)誤連接方式1.2.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有關(guān)總線上允許連接的收發(fā)器數(shù)量，標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有做出規(guī)定，但規(guī)定了最大總線負(fù)載為32個(gè)1.0mA/-0.8mA，相當(dāng)于約12KΩ。為了擴(kuò)展總線節(jié)點(diǎn)數(shù)，器件生產(chǎn)廠商增大收發(fā)器輸入電阻。例如輸入電阻增加至48KΩ以上(1/4單位負(fù)載)128個(gè)，96KΩ256個(gè)。1.3通信速率信號(hào)頻率越高，越簡(jiǎn)潔產(chǎn)生反射波干擾。通常傳輸速率在(1200～19200)bps之間選取。理論上，當(dāng)通訊速度到達(dá)100Kbps時(shí)，最大通信距離可以到達(dá)1200m。在實(shí)際使用時(shí)，從通1km4800bps。1km以上時(shí)，應(yīng)考慮通過(guò)增加中繼模塊或降低速率的方法提高數(shù)據(jù)傳輸牢靠性。過(guò)壓瞬變干擾RS-485RS-485接收器差分輸入端對(duì)“地”的共模電壓允許范圍為-7V～12V，超過(guò)此范圍的過(guò)壓瞬變可能會(huì)損壞器件。數(shù)千伏，可以使工作中的器件產(chǎn)生閉鎖而不能運(yùn)行或使器件受損；而雷電感應(yīng)在RS-485傳輸線上引起的瞬變干擾，可在瞬間燒毀連接在傳輸線上的全部器件。共模干擾RS-485接口承受差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只2為例，當(dāng)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A向接收器BA的輸出共模電壓為V1，由于兩個(gè)系統(tǒng)具有各自獨(dú)立V3V2就會(huì)到達(dá)V2=V1+V3。RS-485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定V1≤3V，但V3可能會(huì)有十幾伏甚至數(shù)十伏，并可能伴有強(qiáng)干擾信號(hào)，致使接收器共模輸入V2超出正常范圍，輕則影響正常通信，重則損壞通信接口電路。2共模干擾例如因此，盡管RS-485RS-485網(wǎng)絡(luò)，必需有一條低阻的信地可以是額外的一條線〔非屏蔽雙絞線方法。共模干擾；當(dāng)共模干擾源內(nèi)阻較低時(shí)，會(huì)在接地線上形成較大的環(huán)路電流，影響正常通信。此時(shí)可以實(shí)行以下三種措施：假設(shè)干擾源內(nèi)阻不是格外小，可以在接地線上加限流電阻以限制干擾電流。接地電阻的增加可能會(huì)使共模電壓上升，但只要掌握在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)就不會(huì)影響正常通信。承受浮地技術(shù)，隔斷接地環(huán)路。這是較常用也是格外有效的一種方法，當(dāng)共模干擾內(nèi)阻到多雷電地區(qū)需實(shí)行的方法。承受隔離接口。有些狀況下,出于安全等方面的考慮,電路地必需與機(jī)殼或大地相連，不能懸浮,這時(shí)可以承受隔離接口來(lái)隔斷接地回路。通常使用光電耦合器實(shí)現(xiàn)隔離接口。這種方式對(duì)數(shù)據(jù)線無(wú)額外負(fù)載，但需要獨(dú)立的電源供給，簡(jiǎn)單性高，而且對(duì)持續(xù)的瞬變不敏感。在高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)相應(yīng)地應(yīng)承受高速光耦如6N137獨(dú)立的光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片搭建電路；二是使用片內(nèi)已集成了光耦的二次集成芯片如MAX1480等。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以承受高電壓、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的瞬態(tài)干擾，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較簡(jiǎn)潔，缺點(diǎn)是本錢(qián)較高?？轨o電及雷擊實(shí)際等同于開(kāi)路。這樣的瞬態(tài)干擾雖然持續(xù)時(shí)間短暫，但可能會(huì)有成百上千伏的電壓。實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下還是存在高頻瞬態(tài)干擾的可能繼電器等或閃電過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生幅度很高的瞬態(tài)干擾，假設(shè)不加以適當(dāng)防護(hù)就會(huì)損壞RS-485通信接口。對(duì)于這種瞬態(tài)干擾可以承受隔離或旁路的方法加以防護(hù)。隔離保護(hù)方法。這種方案實(shí)際上將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中的電隔離層上，由于隔離光耦等元件實(shí)現(xiàn)接口的電氣隔離。旁路保護(hù)方法。這種方案利用瞬態(tài)抑制元件〔如TVS、MOV、氣體放電管等〕將危害難。實(shí)際應(yīng)用中是將上述兩種方案結(jié)合起來(lái)敏捷加以運(yùn)用。反射波干擾.屢次反射大大延長(zhǎng)了信號(hào)的傳輸時(shí)間，降低了電路的噪聲容限。一端也要跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。3(1)所示。位于總線兩端的差分端口之間100Ω130Ω之間[4]。RC3(1)C匹配效果不及阻抗匹配。實(shí)際應(yīng)用中需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)展權(quán)衡。3總線匹配方式引起信號(hào)反射的另一個(gè)緣由是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配致CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤或整個(gè)數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤。要減弱反射信號(hào)對(duì)通訊線路的影響，通常承受噪聲抑偏置電阻的方法。在通訊波特率比較高的時(shí)候，在線路上加偏置電阻是很有必要的。配法消退反射波干擾。失效保護(hù)RS-485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了接收器門(mén)限為±200mV，這樣規(guī)定能夠供給比較高的噪聲抑制力量，但AB之間的電壓在-200～+200mV0V出狀態(tài)不確定。假設(shè)接收器的輸出為0V，網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)將把其解釋為一個(gè)的啟動(dòng)位，并試圖讀取后續(xù)字節(jié)，由于永久不會(huì)有停頓位，將不再有設(shè)備懇求總線，網(wǎng)絡(luò)陷于癱瘓狀態(tài)。除上200mV的狀況外，開(kāi)路或短路時(shí)也會(huì)消滅這種狀況。故應(yīng)實(shí)行肯定的措施避開(kāi)接收器處于不確定狀態(tài)。4利用偏置電阻實(shí)現(xiàn)的失效保護(hù)通常是在總線上加偏置，使得總線空閑或開(kāi)路時(shí)，也能有一個(gè)確定的狀態(tài)〔差分電壓≥-200m。如圖4所示，偏置電阻將A下拉到地，將B上拉到5，電阻的典型值是具體數(shù)值隨電纜電容的不同而不同。到-200mV/-50mVMaximMAX3080RS-485接口，不僅省去了外部偏置電阻，而且解決了總線短路狀況下的失效保護(hù)問(wèn)題。RS-485通道、周全的保護(hù)等措施，就可以建立一個(gè)牢靠的應(yīng)用廣泛的RS-485網(wǎng)絡(luò)。本文將RS-485以提高惡劣電氣環(huán)境下遠(yuǎn)距離通訊的牢靠性。二、選購(gòu)、工程設(shè)計(jì)、組屏方面的解決方案：1、通訊線肯定要承受屏蔽雙絞線，堅(jiān)決不能用屏蔽一般電纜，由于很多現(xiàn)場(chǎng)通訊就是通訊化錦江水電站等就消滅此類現(xiàn)象，屏蔽雙絞線阻值卻很小，適合RS-485總線通訊。2、裝置通訊線布局設(shè)計(jì)堅(jiān)決不能承受星型和多點(diǎn)星型，目前不管是工程部還是水電部工程工程全部是按星型設(shè)計(jì)〔多個(gè)通訊裝置的TX+，TX-全并在通訊端子上，這是嚴(yán)峻錯(cuò)誤〕我符合總線構(gòu)造。3LCU單元、工控機(jī)電源必需在圖紙〔電纜清冊(cè)〕上表達(dá)接入U(xiǎn)PS電源，且肯定要考慮通訊裝置離干擾設(shè)備有多遠(yuǎn)〔如逆變電源、勵(lì)磁、變壓器、開(kāi)關(guān)柜，很多現(xiàn)場(chǎng)是局部、直接承受站用變電源，影響通訊設(shè)備。遇全場(chǎng)失電或行車(chē)啟動(dòng)，電壓不穩(wěn)定，造成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)全無(wú)，通訊中斷。4、全部設(shè)備通訊線要進(jìn)展標(biāo)號(hào)〔電纜清冊(cè)表達(dá)，否則給維護(hù)帶來(lái)很多麻煩。5、全部設(shè)備地線不能與TX+，TX—在同一端子組，應(yīng)另立組隔開(kāi)，否則如遇雷電、接地不牢靠的電站將燒壞端子，直接影響只隔一兩個(gè)端子的通訊線。6、水電站的前池水位、大壩水位測(cè)量不能未實(shí)行任何隔離直接接入PLC，由于前池、大壩是水電站制高點(diǎn)，沒(méi)有防雷措施，一但發(fā)生雷電有可能直接進(jìn)入PLC，使PLC的CPU、模塊、未隔離的通訊芯片損壞。建議與用戶協(xié)商承受數(shù)顯表只監(jiān)視，不接入PLC模擬量，或接數(shù)顯表的通訊，再在通訊線上承受防雷。7、對(duì)與10000KW容量以上的大機(jī)組，PLC的CPUI/O應(yīng)承受各自單獨(dú)的電源供電，避開(kāi)外圍接地影響通訊。三、現(xiàn)場(chǎng)通訊調(diào)試解決方案：案是迫在眉睫?，F(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)造常見(jiàn)的幾種通訊故障有下面幾種。1、通訊不上，無(wú)反響。2、可以上傳數(shù)據(jù)，但不行以下載數(shù)據(jù)。3、通訊時(shí)系統(tǒng)提示受到干擾，或者不通訊時(shí)通訊指示燈也不停地閃耀。4、有時(shí)能通訊上，有時(shí)通訊不上，有的指令可以通，有的指令不行以通。5、通訊口壞。為削減通信故障提出下面幾條建議和忠告供參考。1485總線的施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展施工，杜絕任何幸運(yùn)心理。2485總線工程承受科學(xué)的、有預(yù)留的解決方案。3500485HUB來(lái)解決。4、假設(shè)負(fù)載數(shù)過(guò)多，如一條總線上超過(guò)30485HUB來(lái)解決問(wèn)題。5一臺(tái)常用的電腦筆記本、測(cè)試通路斷路的萬(wàn)用表，幾個(gè)120歐姆的終端電阻。6、排解通訊有造成消滅性故障的可能。7、承受浮地技術(shù)，隔斷接地環(huán)路。這是較常用也是格外有效的一種方法，當(dāng)共模干擾內(nèi)阻到多雷電地區(qū)需實(shí)行的方法。8、懂多種規(guī)約和通訊測(cè)試力量，推斷通訊問(wèn)題所在。建議：1、公司應(yīng)集中、重點(diǎn)組織各部門(mén)通訊方面的培訓(xùn)〔特別是售后、工程設(shè)計(jì)，工廠部，使2、我們應(yīng)把握用戶的心理特點(diǎn)，其實(shí)他們只求系統(tǒng)穩(wěn)定、牢靠、操作維護(hù)簡(jiǎn)潔。我們?cè)谠O(shè)計(jì)和工程實(shí)施中盡可能的削減簡(jiǎn)單化、多樣化，符合用戶的需求。34、建議公司創(chuàng)立通訊工程組，成員由較好的